4.4 Алюминиевые сплавы

Алюминий по своим свойствам существенно отличается от стали. Плотность его ρ=2700 кг/м³, т.е. почти в 3 раза меньше, чем у стали, а прочность сплавов мало отличается от прочности стали. Алюминий очень пластичен, удлинение при разрыве достигает 40…50%.

Алюминиевые сплавы получают путем легирования алюминия Mg, Mn, Cu, Si, Zn и др. элементами, т.е. они многокомпонентные Al-Mg-Si; Al-Cu-Mg, Al-Mg-Zn, которые увеличивают прочность в процессе старения, после термической обработки - _u > 40 кН/см².

На заводских полуфабрикатах указывается марка сплава и состояние поставки: М- мягкое (отожженное), Н- нагартованное (холодная деформация); Н2 – полунагартованное, Т – закаленное и естественно состаренное; Т1- закаленное и искусственно состаренное, Т4 и Т5 – не полностью закаленное.

Коррозионная стойкость сплавов зависит от состава легирующих добавок, состояния поставки и степени агрессивности внешней среды.

К применению в строительстве рекомендуются всего 7 марок:

- термически неупрочняемые сплавы : АД1 и А Mr2М; АMr2M и АMr2МН2 (листы); А Mr2М (трубы);

- термически упрочняемые сплавы: АД31Т4 и АД31Т5 (профили); 1915 и 1915Т; 1925 и 1925Т; 1935, 1935Т, АД31Т (профили и трубы).

Кроме 1925Т, который применяется для клепаных конструкций, остальные сплавы хорошо свариваются.

Сплавы имеют широкие перспективы применения ввиду малой массы, стойкости против коррозии, хладостойкости, отсутствия искрообразования, долговечности и хорошего вида. Однако, высокая стоимость, ограничивает их применение.

4.5 Влияние различных факторов на свойства стали

а) Старение – перестройка структуры и изменение прочности и пластичности в течение длительного времени, этому способствуют: механические воздействия, особенно развитие пластических деформаций (механическое старение), температурные колебания (термическое старение), т.к. оно снижает сопротивление динамическим воздействиям и хрупкому разрушению, это явление рассматривается как отрицательное для сталей.

Наиболее подвержена старению кипящая сталь.

Для алюминиевых сплавов термическое старение используется для повышения прочности.

б) Наклеп – повышение упругой работы материала в результате предшествующей пластической деформации. Металл становится более жестким. Пластичность снижается, повышается опасность хрупкого разрушения, что неблагоприятно сказывается на работе МК. Наклеп возникает и в процессе изготовления МК при холодной гибке, пробивке отверстий, резке ножницами.

в) Влияние температуры. До t^o =200÷250⁰С механические свойства стали не меняются, при t^o=250-300⁰С прочность несколько повышается, а пластичность снижается. Нагрев выше 400⁰С приводит к резкому падению _у и _u, и при t^o =600÷650⁰С наступает температурная пластичность, т.е. сталь имеет низкую огнестойкость.

При отрицательных t^o прочность возрастает, _у и _u сближаются, ударная вязкость падает и сталь становится хрупкой. Порог хладостойкости понижается до t^o, при которой ударная вязкость становится меньше 30-40 ДЖ/см². Так, для стали С235 (Ст3кп) порог от 0 до –10⁰С, а С255 (Ст3сп) - t^o = - 20… - 30⁰С, низколегированные стали имеют порог t^o -40⁰С и ниже.